Resposta de anticorpos IgG contra a região C-terminal da Proteína 1 da Superfície de Merozóitos de Plasmodium vivax em indivíduos que residem em áreas de transmissão de malária no Estado do Pará

Neste estudo avaliamos o potencial antigênico da proteína recombinante His₆-P1₁₉ contendo a região C-terminal da Proteína 1 da Superfície de Merozoítos de Plasmodium vivax. Analisamos a aquisição e os níveis de anticorpos IgG, e comparamos duas áreas com transmissão de malária, localizadas nos municípios de Trairão e Itaituba, Pará. Foram analisadas 391 amostras, sendo 208 amostras coletadas em Três Boeiras (TB) e 183 em São Luiz do Tapajós (SLT). No momento da coleta, foi realizado o exame da gota espessa e foram obtidos dados como idade, número de episódios prévios de malária e tempo decorrido desde o último episódio. As amostras foram analisadas por (ELISA) e os aspectos imunoepidemiológicos foram descritos. A comparação entre as duas áreas mostrou que tanto a freqüência de soros que reconheceram a His₆-MSP1₁₉ como a concentração dos anticorpos IgG foi maior na população de TB, quando comparado com SLT. A freqüência de soros positivos foi 64,42% e 20,22% e a média dos índices de reatividade foi 6,11 ± 4,58 e 2,56 ± 1,96, respectivamente. A idade não influenciou a aquisição de anticorpos IgG na população mais expostas (TB), mas na população menos exposta (SLT) a percentagem de positivos aumentou entre os adultos. Nos grupos de indivíduos que relataram nunca terem tido malária, a freqüência de positivos foi semelhante nas duas localidades. No grupo que relatou ter tido malária, a percentagem de positivos foi maior em TB. Nesses dois grupos, a concentração de anticorpos IgG foi maior na população de TB. Nas duas áreas, o número de episódio influenciou a resposta de anticorpos específicos, sendo que em TB contribuiu para o aumento da percentagem de positivos e da concentração de anticorpos, mas em SLT influenciou apenas na percentagem de positivos. Entretanto, nas duas áreas, não foi possível associar a resposta de anticorpo com proteção, uma vez que os mais expostos estavam tendo malária recentemente. As áreas de estudo apresentaram perfil diferente quanto à intensidade da transmissão de malária e a aquisição natural de anticorpos. Os aspectos imunoepidemiológicos mostraram que a exposição contínua ao parasito contribuiu para a aquisição de anticorpos IgG específicos contra antígeno da fase sangüínea de P. vivax. No entanto, esta resposta não foi efetiva para conferir proteção.

Susceptibilidade experimental do Anopheles (Nyssorhynchus) nuneztovari Galbadon, 1940 ao Plasmodium vivax Grassi&Feletti, 1890 e Plasmodium falciparum Welch, 1897

A importância do An. nuneztovari como vetor primário de malária já foi comprovado em países da América do Sul como Venezuela, Colômbia e Peru. Na Amazônia brasileira, embora tenha sido encontrado naturalmente infectado com Plasmodium vivax e P. falciparum e em alta densidade, é ainda considerado vetor secundário desta doença. O objetivo deste presente trabalho foi avaliar a susceptibilidade do An. nuneztovari à infecção por plasmódios humanos. Para isso exemplares da geração F1, obtida em laboratório, de An. nuneztovari e An. darlingi (espécie controle) foram alimentados, em alimentador artificial, com sangue de pacientes com diagnóstico inicial de malária causada por P. falciparum, cuja revisão resultou no diagnóstico de infecção mista. Todas as amostras sangüíneas dos pacientes infectaram espécimes das duas espécies, não mostrando diferença significativa entre elas quanto à susceptibilidade. Para detecção de infecção malárica nos mosquitos foi usado o teste ELISA (Enzime – Linked Imunosorbent Assay) cujos resultados foram discordantes do diagnóstico laboratorial, já que o teste detectou infecções pelo P. falciparum, P. vivax VK210 ou P. vivax VK247entre os mosquitos positivos sugerindo que os pacientes apresentavam infecção mista. Também foi observado o curto período de desenvolvimento de oocistos e esporozoítos, de quatro a cinco dias, o que pode ser explicado pela alta temperatura (>30°C) que os mosquitos foram expostos. Assim nossos resultados sugerem possível envolvimento do An nuneztovari na transmissão de malária humana na área estudada e alertam para o papel deste, como possível vetor principal de malária humana na região amazônica brasileira.

Comparative recognition by human IgG antibodies of recombinant proteins representing three asexual erythrocytic stage vaccine candidates of Plasmodium vivax

In previous immuno-epidemiological studies of the naturally acquired antibody responses to merozoite surface protein-1 (MSP-1) of Plasmodium vivax, we had evidence that the responses to distinct erythrocytic stage antigens could be differentially regulated. The present study was designed to compare the antibody response to three asexual erythrocytic stage antigens vaccine candidates of P. vivax. Recombinant proteins representing the 19 kDa C-terminal region of MSP-1(PvMSP19), apical membrane antigen n-1 ectodomain (PvAMA-1), and the region II of duffy binding protein (PvDBP-RII) were compared in their ability to bind to IgG antibodies of serum samples collected from 220 individuals from the state of Pará, in the North of Brazil. During patent infection with P. vivax, the frequency of individuals with IgG antibodies to PvMSP119, PvAMA-1, and PvDBP-RII were 95, 72.7, and 44.5% respectively. Although the frequency of responders to PvDBP-RII was lower, this frequency increased in individuals following multiple malarial infections. Individually, the specific antibody levels did not decline significantly nine months after treatment, except to PvMSP119. Our results further confirm a complex regulation of the immune response to distinct blood stage antigens. The reason for that is presently unknown but it may contribute to the high risk of re-infection in individuals living in the endemic areas.

Marcadores de estresse oxidativo em pacientes com malária por Plasmodium vivax, durante o tratamento com primaquina e cloroquina

No Brasil, o P. vivax representa a maioria dos casos de malária, totalizando quase 90% dos registros nos estados da Amazônia Legal. Vários estudos objetivaram compreender a relação do estresse oxidativo nos pacientes infectados pelo Plasmodium spp com as respostas clínica e parasitológica, pois o papel protetor ou deletério das espécies reativas de oxigênio e nitrogênio geradas por diferentes mecanismos no decurso da infecção é controverso na fisiopatogenia da malária humana. Entretanto, não há estudos que associem os danos oxidativos e as defesas antioxidantes do hospedeiro na malária vivax não complicada na Amazônia. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar marcadores de estresse oxidativo no decorrer da fase aguda da malária por P. vivax, caracterizando o envolvimento das vias redox, a resposta do hospedeiro humano e a influência da quimioterapia, a fim de testar as hipóteses que os biomarcadores de estresse oxidativo não são alterados no decurso da fase aguda da malária vivax não complicada e a introdução da quimioterapia não contribui para o estresse oxidativo nestes sujeitos. Foi realizado estudo quantitativo longitudinal de casos constituídos por 38 sujeitos com malária por P. vivax adultos, de ambos os gêneros, os quais foram analisados antes, durante e após a instituição da terapia (D0, D2 e D7), comparados a grupo controle de 15 voluntários saudáveis, pareados por gênero e idade. Foram determinados por técnicas espectrofotométricas os teores de metemoglobina, a peroxidação lipídica, a capacidade antioxidante não enzimática total, a atividade da superóxido dismutase, os níveis eritrocitários de glutationa reduzida e da glutationa total plasmática. Comparado ao grupo controle, de maneira significativa, os teores de glutationa reduzida (p=0,004) foram inferiores e a peroxidação lipídica (p<0,001) foi superior, respectivamente. Entretanto, alterações significativas não foram observadas nos teores de metemoglobina, na capacidade antioxidante não enzimática total e na atividade da superóxido dismutase comparados ao grupo controle. Entretanto, com o decorrer do tratamento foram notados aumento significativo dos teores de metemoglobina (p<0,001) e da atividade da superóxido dismutase (p=0,038); porém os níveis de glutationa reduzida eritrocitária estava reduzidos (p=0,007). Além disso, não houve alterações significativas nos níveis da capacidade antioxidante não enzimática total e da glutationta total plasmática com a introdução dos antimaláricos. O nível de estresse oxidativo não foi obtido, uma vez que não foi significativa a correlação da peroxidação lipídica com a capacidade antioxidante não enzimática total durante o tratamento. Conclui-se que o aumento da peroxidação lipídica resultante do dano oxidativo foi contraposto pelo consumo de glutationa eritrocitária antes da introdução da terapia, sugerindo a participação das vias redox na malária vivax não complicada. A instituição da quimioterapia, provavelmente, interferiu no ciclo redox intraeritrocitário, o que foi caracterizado pelo continuo aumento da metemoglobina e da atividade da superóxido dismutase, bem como pela redução dos teores de glutationa reduzida nos eritrócitos.

Susceptibility of Anopheles aquasalis and An. darlingi to Plasmodium vivax VK210 and VK247

The susceptibility of Anopheles aquasalis (F₃ generation) and An. darlingi (F₁ generation) to Plasmodium vivax circumsporozoite protein phenotypes from a limited number of blood samples of malaria patients in Belém, state of Pará, Brazil, was examined. A polymerase chain reaction was used to determine the P. vivax phenotypes in blood samples and the blood-fed infected mosquitoes were dissected and tested by ELISA. In all patient infections, more infected An. aquasalis and An. darlingi were positive for VK210 compared with VK247.

Polimorfismos de genes associados à resposta imune humoral em indivíduos naturalmente infectados pelo Plasmodium vivax no Estado do Pará

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The frequency of HLA-DRB1 polymorphisms in Brazilian Plasmodium vivax malaria patients and in blood donors from the Amazon Region

We evaluated the frequency of different HLA-DRB1 alleles in Plasmodium vivax-infected individuals and in healthy blood donors from malaria endemic areas of Brazil. Low-resolution human leukocyte antigen-DRB1 genotyping was performed for 73 malaria patients and 29 healthy blood donors. The most frequent alleles in individuals from northern Brazil were human leukocyte antigen-DRB1*04, *08, *07 and *13. The frequency of human leukocyte antigen-DRB1*07 was higher in malaria-infected individuals than in the control group, which reinforces the theory that this allele plays an important role in susceptibility to malaria. This study offers new information about a potential susceptibility factor for P. vivax malaria in a Brazilian population that is naturally exposed to malaria.

Alterações cardiovasculares em pacientes com malária por Plasmodium vivax

Pós-graduação em Fisiopatologia em Clínica Médica - FMB

Humoral immune responses against the malaria vaccine candidate antigen Plasmodium vivax AMA-1 and IL-4 gene polymorphisms in individuals living in an endemic area of the Brazilian Amazon

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Plasmodium vivax Duffy binding protein: baseline antibody responses and parasite polymorphisms in a well-consolidated settlement of the Amazon Region

Objective To investigate risk factors associated with the acquisition of antibodies against Plasmodium vivax Duffy binding protein (PvDBP) a leading malaria vaccine candidate in a well-consolidated agricultural settlement of the Brazilian Amazon Region and to determine the sequence diversity of the PvDBP ligand domain (DBPII) within the local malaria parasite population. Methods Demographic, epidemiological and clinical data were collected from 541 volunteers using a structured questionnaire. Malaria parasites were detected by conventional microscopy and PCR, and blood collection was used for antibody assays and molecular characterisation of DBPII. Results The frequency of malaria infection was 7% (6% for P. vivax and 1% for P. falciparum), with malaria cases clustered near mosquito breeding sites. Nearly 50% of settlers had anti-PvDBP IgG antibodies, as detected by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) with subjects age being the only strong predictor of seropositivity to PvDBP. Unexpectedly, low levels of DBPII diversity were found within the local malaria parasites, suggesting the existence of low gene flow between P. vivax populations, probably due to the relative isolation of the studied settlement. Conclusion The recognition of PvDBP by a significant proportion of the community, associated with low levels of DBPII diversity among local P. vivax, reinforces the variety of malaria transmission patterns in communities from frontier settlements. Such studies should provide baseline information for antimalarial vaccines now in development.

Whole genome sequencing analysis of Plasmodium vivax using whole genome capture

Background: Malaria caused by Plasmodium vivax is an experimentally neglected severe disease with a substantial burden on human health. Because of technical limitations, little is known about the biology of this important human pathogen. Whole genome analysis methods on patient-derived material are thus likely to have a substantial impact on our understanding of P. vivax pathogenesis and epidemiology. For example, it will allow study of the evolution and population biology of the parasite, allow parasite transmission patterns to be characterized, and may facilitate the identification of new drug resistance genes. Because parasitemias are typically low and the parasite cannot be readily cultured, on-site leukocyte depletion of blood samples is typically needed to remove human DNA that may be 1000X more abundant than parasite DNA. These features have precluded the analysis of archived blood samples and require the presence of laboratories in close proximity to the collection of field samples for optimal pre-cryopreservation sample preparation. Results: Here we show that in-solution hybridization capture can be used to extract P. vivax DNA from human contaminating DNA in the laboratory without the need for on-site leukocyte filtration. Using a whole genome capture method, we were able to enrich P. vivax DNA from bulk genomic DNA from less than 0.5% to a median of 55% (range 20%-80%). This level of enrichment allows for efficient analysis of the samples by whole genome sequencing and does not introduce any gross biases into the data. With this method, we obtained greater than 5X coverage across 93% of the P. vivax genome for four P. vivax strains from Iquitos, Peru, which is similar to our results using leukocyte filtration (greater than 5X coverage across 96% of the genome). Conclusion: The whole genome capture technique will enable more efficient whole genome analysis of P. vivax from a larger geographic region and from valuable archived sample collections.

On the pathogenesis of Plasmodium vivax malaria: Perspectives from the Brazilian field

Life-threatening Plasmodium vivax malaria cases, while uncommon, have been reported since the early 20th century. Unfortunately, the pathogenesis of these severe vivax malaria cases is still poorly understood. In Brazil, the proportion of vivax malaria cases has been steadily increasing, as have the number of cases presenting serious clinical complications. The most frequent syndromes associated with severe vivax malaria in Brazil are severe anaemia and acute respiratory distress. Additionally, P. vivax infection may also result in complications associated with pregnancy. Here, we review the latest findings on severe vivax malaria in Brazil. We also discuss how the development of targeted field research infrastructure in Brazil is providing clinical and ex vivo experimental data that benefits local and international efforts to understand the pathogenesis of P. vivax. (C) 2012 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of HLA-DRB-1 alleles on the production of antibody against CSP, MSP-1, AMA-1, and DBP in Brazilian individuals naturally infected with Plasmodium vivax

We evaluated the influence of allelic frequency of the human leukocyte antigen (HLA) -DRB1 on the acquisition of antibody response against malaria sporozoite and merozoite peptides in patients with Plasmodium vivax malaria acquired in endemic areas of Brazil. IgG antibodies were detected by enzyme-linked immunosorbent assay against four peptides of circumsporozoite protein (CSP) (amino, carboxyl, and VK210 and VK247 repeats) and peptides of merozoite surface protein 1 (MSP-1), apical membrane antigen 1 (AMA-1), and Duffy-binding protein (DBP). We found an association between HLA-DR3 and HLA-DR5 alleles and lack of antibody response to CSP amino terminal, as well as an association between HILA-DR3 and the highest antibody response to MSP1 (Pv200L). In conclusion, we suggest a potential regulatory role of the H1A-DRB1 alleles in the production of antibodies to a conserved region of P. vivax CSP and MSP1 in Brazilian population exposed to malaria. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Naturally acquired antibodies to Plasmodium vivax blood-stage vaccine candidates (PvMSP-1(19) and PvMSP-3 alpha(359-798)) and their relationship with hematological features in malaria patients from the Brazilian Amazon

An important step when designing a vaccine is identifying the antigens that function as targets of naturally acquired antibodies. We investigated specific antibody responses against two Plasmodium vivax vaccine candidates, PvMSP-1(19) and PvMSP-3 alpha(359-798). Moreover, we assessed the relationship between these antibodies and morbidity parameters. PvMSP-1(19) was the most immunogenic antigen and the frequency of responders to this protein tended to increase in P. vivax patients with higher parasitemia. For both antigens, IgG antibody responses tended to be lower in patients who had experienced their first bout of malaria. Furthermore, anemic patients presented higher IgG antibody responses to PvMSP-3 alpha(359-798). Since the humoral response involves a number of antibodies acting simultaneously on different targets, we performed a Principal Component Analysis (PCA). Anemic patients had, on average, higher first principal component scores (IgG1/IgG2/IgG3/IgG4 anti-MSP3 alpha), which were negatively correlated with hemoglobin levels. Since antibodies against PfMSP-3 have been strongly associated with clinical protection, we cannot exclude the possibility of a dual role of PvMSP-3 specific antibodies in both immunity and pathogenesis of vivax malaria. Our results confirm the high immunogenicity of the conserved C terminus of PvMSP-1 and points to the considerable immunogenicity of polymorphic PvMSP-3 alpha(359-798) during natural infection. (C) 2012 Institut Pasteur. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Cytokine Balance in Human Malaria: Does Plasmodium vivax Elicit More Inflammatory Responses than Plasmodium falciparum?

Background: The mechanisms by which humans regulate pro-and anti-inflammatory responses on exposure to different malaria parasites remains unclear. Although Plasmodium vivax usually causes a relatively benign disease, this parasite has been suggested to elicit more host inflammation per parasitized red blood cell than P. falciparum. Methodology/Principal Findings: We measured plasma concentrations of seven cytokines and two soluble tumor necrosis factor (TNF)-alpha receptors, and evaluated clinical and laboratory outcomes, in Brazilians with acute uncomplicated infections with P. vivax (n = 85), P. falciparum (n = 30), or both species (n = 12), and in 45 asymptomatic carriers of low-density P. vivax infection. Symptomatic vivax malaria patients, compared to those infected with P. falciparum or both species, had more intense paroxysms, but they had no clear association with a pro-inflammatory imbalance. To the contrary, these patients had higher levels of the regulatory cytokine interleukin (IL)-10, which correlated positively with parasite density, and elevated IL-10/TNF-alpha, IL-10/interferon (IFN)-gamma, IL-10/IL-6 and sTNFRII/TNF-alpha ratios, compared to falciparum or mixed-species malaria patient groups. Vivax malaria patients had the highest levels of circulating soluble TNF-alpha receptor sTNFRII. Levels of regulatory cytokines returned to normal values 28 days after P. vivax clearance following chemotherapy. Finally, asymptomatic carriers of low P. vivax parasitemias had substantially lower levels of both inflammatory and regulatory cytokines than did patients with clinical malaria due to either species. Conclusions: Controlling fast-multiplying P. falciparum blood stages requires a strong inflammatory response to prevent fulminant infections, while reducing inflammation-related tissue damage with early regulatory cytokine responses may be a more cost-effective strategy in infections with the less virulent P. vivax parasite. The early induction of regulatory cytokines may be a critical mechanism protecting vivax malaria patients from severe clinical complications.